時間：2023-07-28 09:19:08
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇超高層住宅設計，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
超高層住宅的迅猛發(fā)展，給建筑設計帶來了新的挑戰(zhàn)，超高層住宅設計不是簡單的高度上的增加，它的出現(xiàn)在建筑設計上也帶來了一些新問題特別是在防火防災安全疏散上有一些規(guī)范沒有明確或未涉及到的地方。2010年11月15日下午，上海市靜安區(qū)一棟28層的教師公寓突發(fā)大火，導致五十多名居民葬身火海，這場突如其來的大火更多的是喚起了人們對高樓大火的隱憂和驚懼。人們在感嘆水火無情的同時，高樓火災的安全危機再次觸動了居住在高樓的城市居民的神經(jīng)，同時也為城市高樓防火敲響了警鐘。高層建筑發(fā)生火災時，由于樓層高、人員集中、功能復雜、疏散線路較長，加之高層建筑自身管線多，管道形成的煙囪效應大，火勢蔓延快，給疏散人員造成較大困難。實驗證明超過100米的建筑人員逃生很困難，主要還是靠等待救援為主。因此，在高層建筑內每隔一定樓層設置避難層或避難間，采用特殊安全技術處理，為人員提供一個暫時安全的避難場所，并給消防人員提供一個救援的前沿基地都是必要和必須的。避難層作為超高層建筑保障人員安全的最有效措施是否應該在高層住宅中強制設置引起強烈討論。避難層，是指超過100米的超高層建筑為了消防安全疏散專門設置的、供人們應急避難的樓層。避難層中，都是用特殊的阻燃材料建成，地板、天花板、樓梯等都有較強的防火和耐火性，且避難層還要配備專門增壓設備，將空氣往避難層外壓出，防止?jié)鉄熀土一鸬那秩耄行┦桥浜戏胖霉ぞ叩姆块g，不一定是整層的。根據(jù)我國現(xiàn)行國標《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)規(guī)定：建筑高度超過100米的公共建筑、應設避難層或避難間。但高規(guī)只對公共建筑有要求，而對居住建筑并無強制要求，在最新2011版防火規(guī)范征求意見稿中有關住宅建筑應設避難層的內容已被納入，說明國家對超高層住宅防火疏散問題也越來越重視。超高層住宅因為人員相對較少，按典型一棟標準層六戶計算，十五層90戶，按每戶3.2人共288人，按每人0.2m2只需57.6m2，即便按最不利全棟33層人數(shù)算共634人也僅只需127m2，加上設備設施、前室面積同時考慮到兩個出口雙向疏散也就是說超高層住宅每隔十五層拿出兩到三套住宅套間設置成集中避難間在面積上是能夠充分滿足火災時疏散人群進入避難間暫時避難、等待救援的面積需求的，同層其它套型仍可以作為住宅使用。同時這樣設置也能相對降低開發(fā)成本，提高經(jīng)濟效益。所以超高層住宅并不用全層設置避難層而僅設置集中避難間是可行有效的。
避難層的建筑設計有別于一般樓層。《高規(guī)》規(guī)定：通向避難層的防煙梯應在避難層分隔、同層錯位或上下斷開，人員須經(jīng)過避難層方能上下；凈面積應能夠滿足避難人員避難的要求，宜按5.0人/m2計算。同時，避難層應設消防電梯出入口、消防栓、消防卷盤、消防電話、應急廣播、應急照明和消防專線電話，以及獨立的防煙設施。此外，避難層還在防排煙系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、應急照明和疏散指示標志、滅火設備等在規(guī)格和標準上都比普通樓層的要求高。
避難層在建筑設計最主要是安全疏散的流線設計，安全疏散是指發(fā)生火災時，在火災初期階段，建筑內所有人員及時撤離危險區(qū)域到達安全區(qū)域的過程。能否實現(xiàn)安全疏散，取決于許多因素，但從建筑物本身的構造來說，應堅持以下基本原則：① 合理布置疏散路線：盡量選擇最短最優(yōu)化路徑，路徑越短越安全，越合理疏散越快。同時應符合人們逃生的習慣性思維選擇路徑② 疏散樓梯的數(shù)量要足夠。合理的樓梯布局和足夠的數(shù)量均成為安全疏散的關鍵因素。如果是剪刀梯，在避難層時中間隔墻必須延至休息平全分隔，讓疏散人流變向進入避難間③ 輔助安全疏散設施要可靠、方便使用。消防安全疏散設施不完善往往影響疏散的效果，因此，超高層住宅應根據(jù)需要，合理分隔、設置疏散防煙樓梯，有效優(yōu)化最短疏散路徑，并在避難間出口、入口處分別設置前室有效阻斷煙氣，前室應按防煙前室考慮自然或機械防排風，前室與避難間隔墻的耐火極限不小于2小時。超高層住宅集中避難間樓層的安全疏散路徑應該是：戶門疏散樓梯已分隔的避難層防煙樓梯間防煙前室封閉避難間（休息或等待救援）防煙前室防煙樓梯間（繼續(xù)向下疏散）< 如圖 >。由于住宅套間面積不大，如果設為外墻開敞式煙氣并不能像公共建筑整層開敞的大面積避難層那樣迅速排煙，由于不是四面開敞反而會影響到排煙效果，所以超高層住宅的集中避難間最好是封閉（第一避難層可以留置救援口），盡量少敞口并設置獨立的防煙設施。集中避難間的室內裝修材料應是A級阻燃材料。
避難間所在層在建筑外立面設計上應該相對醒目，可以在色彩、立面造型上設計以便于消防隊員進行觀察施救。也可以在墻外設置消防警示燈直接與消防控制系統(tǒng)相連，火災報警時閃爍提示消防人員。此外，在避難間設置的方位上雖然相關規(guī)范中并沒有明確的規(guī)定，但在設計時還是應該加以合理考慮，避難間的位置宜盡量選擇靠近登高操作面的一側設置，方便消防車停靠和施救人員的及時觀察和救援。由于我國大部分城市的消防登高車云梯的高度約為50m左右。因此至少第一避難層間（45m）應該直接面向登高操作面為好，也就是說超高層住宅在選擇集中避難間時應該盡量選擇朝向登高面并緊鄰疏散樓梯間的住宅套型。此外第一集中避難間的有效避難面積宜較上部各層大一些，有利于消防救援。
避難間常備器材及設施有：①119消防報警電話機和普通市話電話機。②與消防控制指揮中心相連的應急廣播。③通往避難間的門上設置易于理解的國際通用符號"AREA OF REFUGE(避難區(qū)域 )"以作辨別標志④瓶裝水及壓縮餅干等應急食品；⑤呼吸器、逃生繩、緩降器等疏散器材⑥急救藥箱；等等。
同時一些非設計因素也能影響到疏散，例如：建筑內人員對疏散路線是否熟悉，對疏散快慢影響很大。常住人員和對疏散路線熟悉的人員基本能夠順利疏散；暫住人員和不熟悉疏散路線的人員疏散就困難。未經(jīng)消防培訓的疏散，無對老人、殘疾和行動不便人員的互助疏散意識均造成無序疏散，都影響疏散速度。應該定期進行消防疏散演練；應急照明狀況和疏散指示標志明顯程度也很重要，火災時往往首先造成斷電，如果這些設施位置設置不當或亮度不夠，或指示方向錯誤，或維護保養(yǎng)不良，都會對疏散造成嚴重影響；
再如，如果疏散通道被占用，被封堵，或者是進行了可燃裝修，火災時都會影響安全疏散，
關鍵詞：超高層類住宅；燃氣立管；熱伸縮量；沉降
中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A
隨著城市建設的迅速發(fā)展，超高層類住宅項目開始批量的出現(xiàn)，如何為超高層住宅安全可靠供氣已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。通過仔細研討《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（GB50028）中相關規(guī)定及借鑒學習國外先進經(jīng)驗后發(fā)現(xiàn)，超高層建筑燃氣供氣系統(tǒng)的設計中應解決以下問題。
1 消除立管因高程差而引起的燃氣附加壓力
超高層建筑高程較高，燃氣立管較長，由于天然氣的密度（約0.75kg/m3）與空氣密度（1.29kg/m3）不同，在立管中就會產生較大的附加壓力。通過簡單計算可知，立管每增加1m，附加壓頭約增加5Pa。附加壓力過大，會造成某些用戶燃具前壓力波動增大，超出燃具穩(wěn)定工作范圍，影響用戶燃具的正常燃燒，造成燃氣不完全燃燒，甚至發(fā)生離焰、脫火、回火和熄火等現(xiàn)象，增大了供氣不安全性。消除附加壓頭的具體措施有：
1.1 通過縮小立管口徑來增大立管的阻力損失，從而使附加壓頭的影響降低。采用此種方法僅可降低附加壓頭的影響，并且，隨著建筑高度的增加，效果越不明顯。經(jīng)設計部討論，建議100m以下的高層住宅可以考慮，但是，超過100m的超高層建筑不推薦采用。
1.2 在燃氣立管上設置低-低壓調壓器。根據(jù)水力計算，當燃氣立管在某處的壓力達到1.5Pn時，在此處設置一個低-低壓調壓器，調壓器出口壓力設定為燃氣具的額定壓力。當燃氣立管繼續(xù)升高，管道內壓力再達到1.5Pn時，再次設置一個低-低壓調壓器，如此類推。此法的缺點：當?shù)?低壓調壓器出現(xiàn)故障時，其后的很多用戶燃氣壓力將受影響，而且，此法采用的調壓器進出口壓差很小，市場上很難找到這類產品。據(jù)說，大連燃氣集團采用此種方法。
1.3 每戶安裝節(jié)流閥，根據(jù)各樓層不同的燃氣壓力，分別調整閥門的開度，節(jié)流調壓，克服附加壓力的影響，從而滿足每戶燃具所需正常工作壓力。但由于閥門開度不好控制，故這種做法很少采用。
1.4 提高調壓箱出口壓力至7KPa，在用戶表前設置用戶低-低壓調壓器，使燃具前壓力穩(wěn)定在額定工作壓力范圍內。由于此種方法已經(jīng)在國內外許多城市（悉尼、東京、香港、深圳、廣州、上海、蘇州等）長期使用，且安全、可靠、消除附加壓頭的效果顯著。因此，對于100m以上的建筑，推薦采用此種方法。
1.5 采用中壓管道直接進入建筑物，在戶內燃氣表前加中-低壓調壓器，這樣用戶之間的影響較小，用氣高峰時壓力波動也不明顯，而且調壓器后的低壓管段較短，燃具基本上是處在額定壓力下工作，運行工況較佳，比較好地消除附加壓力的影響。但是戶內有一部分中壓管道，安全性比低壓管道有所降低，并且工程造價也較高。深圳燃氣集團采用0.2MPa進戶，廣州燃氣集團采用20KPa進戶。
2 消除立管的熱伸縮量
熱伸縮量是由管道熱脹冷縮引起的，它與管道安裝時刻和使用時刻的極端溫差有關，另外，熱伸縮量還與管道長度有關。由于無錫地區(qū)氣候溫差變化不大，并且均采用室內立管，參照《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（GB50028）中相關規(guī)定，并結合公司長期運行結果，經(jīng)與各部門溝通確定補償量計算溫差取30℃，那么鋼管長度為40m（每隔13層設一只固定支架）的熱伸縮量為14.4mm，可以通過設置一只波紋補償器將其位移吸收，達到消除立管熱伸縮量的目的。當條件許可的情況下優(yōu)先選擇自然補償方式，例如：方形補償器、L型補償器，經(jīng)計算，鋼管長度84m可以通過在中間部位設一個方形補償器進行補償。
3 消除立管自重的影響
管道自重雖然不會直接造成管道的破壞，但必須做好立管的固定和支撐，否則可能導致立管變形過大。經(jīng)過結構專業(yè)計算，立管每隔30層設樓板固定支撐，然后每層采用角鋼支架固定即可有效的消除管道自重的影響。
4 消除超高層建筑物沉降的影響
超高層建筑物自重大，建筑物沉降相對較大。沉降對燃氣管道的破壞，集中在引入管段，沉降使地下水平管發(fā)生端點下降，會破壞管道。防沉降破壞，技術上要求將有沉降錯位的管段進行有效補償。具體措施是在出地立管的打橫管上安裝金屬撓性補償器。
5 管道的緊急自動切斷及報警系統(tǒng)
《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》規(guī)定：一類高層民用建筑（≥19層）宜設置燃氣緊急自動切斷閥，雖然目前還沒有強制要求在高層建筑用戶室內安裝燃氣泄漏報警系統(tǒng)，但是對于超高層住宅項目，國內其他城市均考慮設置燃氣泄漏報警系統(tǒng)。
報警系統(tǒng)有兩種設置方式：
5.1 燃氣總管設置緊急自動切斷閥，管道井及每戶廚房內設置報警探頭，報警系統(tǒng)與總管緊急自動切斷閥聯(lián)動。廣州、深圳、蘇州等地采用此種方式。
5.2 燃氣總管設置總的緊急自動切斷閥，立管沿線布置燃氣泄漏報警探頭，燃氣報警系統(tǒng)與總管切斷閥聯(lián)動，主管道報警系統(tǒng)接入消防控制中心；每個用戶支管設置簡易自動切斷閥及家用報警探頭，戶內報警系統(tǒng)不接入消控中心。
6 低-低壓調壓器選擇及室內管道超壓保護
若采用7KPa進戶，為了避免用戶設備超壓發(fā)生事故，低-低壓調壓器需要具備超壓切斷功能，并且廚房需設置燃氣泄漏報警裝置及緊急切斷閥。
7 其他技術要求
7.1 廚房的設置應滿足《建筑設計防火規(guī)范》和《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》的要求，暗廚房不供氣。
7.2 設備盡量采用進口設備，管道支架采用進口支架。
7.3 設計完成后開方案評審會，邀請消防、政府及相關專家進行把關。
參考文獻
關鍵詞：超高層住宅；功能設計；套型設計；環(huán)境設計
一、工程概況
福州萬科金域花園位于福建省福州市閩江北岸中央商務中心，地塊南臨江濱西大道，東臨二環(huán)西路、尤溪洲大橋。建筑用地由兩個地塊組成，北邊B-8塊用地面積為12790 m?，綠地面積為2713.7㎡，地上63層，建筑高度約180米；南邊B-10塊用地面積為12607㎡，綠地面積3635.6㎡，地上58層，建筑高度約150米；建筑結構形式為框剪結構，建筑設計使用年限均為50年，抗震設防烈度為6度。
二、設計理念
（1）根據(jù)福州市的總體規(guī)劃設計思想，以現(xiàn)代生態(tài)型居住小區(qū)為設計框架，強調人與自然的協(xié)調，創(chuàng)建可持續(xù)發(fā)展的高品位的社區(qū)環(huán)境，營造21世紀“綠色生態(tài)家園”。
（2）改善福州市城市形象，創(chuàng)造出良好的居住與生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的和諧共生，促進社會文化生態(tài)環(huán)境與居住環(huán)境三者的有機結合。
（3）提升城市品位，以創(chuàng)造宜人宜居的生活環(huán)境為規(guī)劃價值導向。
（4）在整體設計上，充分利用現(xiàn)有用地，并滿足城市規(guī)劃要求。在設計中把基地的自然環(huán)境的組織結構和住宅區(qū)內部的人造環(huán)境結構，建筑結構組織起來，成為一個統(tǒng)一的結構體系。
（5）在單體設計上，采用新古典主義風格，用簡潔明快的手法，達到整體、和諧的藝術效果，豐富了立面及城市景觀。
（6）注重節(jié)能設計。采用節(jié)能材料和設備，采取必要的保溫隔熱措施。
三、建筑設計要點
3.1建筑空間布局
（1）建筑主要為超高層，由于建筑布置前后和左右間距較大，這樣有利于小區(qū)的日照。另外，建筑空間布置的不規(guī)則，形成韻律和變化，不僅美化城市的環(huán)境，而且滿足小區(qū)景觀的視線要求。
（2）建筑戶型的選用體現(xiàn)人性化原則，滿足市場需求。戶型設計面積均在120平方米左右，十字戶型以兩個點的形式南北對稱。因南邊面臨景色優(yōu)美的閩江，因此在住宅的總體高度上，北邊的住宅比南邊的高。既滿足城市設計要求的天際景觀線，同時最大程度的滿足更多住戶的景觀視線。
（3）建筑朝向以南北向為主，建筑南北排間距較寬，充分滿足住宅私密性的要求，有效避免了相互間對視，日照方面也讓每戶得到了足夠的陽光。
3.2 功能設計
功能設計是住宅設計根本的著手點。住宅內不同功能的空間在布置上應緊湊合理，交通聯(lián)系應方便簡捷，又要有相對的獨立性，各得其所。住宅內使用功能有二個分區(qū)：一是公共活動區(qū)（如起居室、餐廳、廚房）宜布置在住宅入口處，便于對外往來；二是私密休息區(qū)（如臥室、書房）應布置在住宅的深處，以保證個人行為的私密性不受外界影響。這些分區(qū)各有明確的使用功能，在設計中要正確處理這二個功能區(qū)的關系，滿足各部分的功能要求，使之動靜分區(qū)、公私分區(qū)、潔污分區(qū)，不致相互干擾，保障生活規(guī)律。此外，在合理安排各部分功能的同時還要做到流線順暢，交通面積緊湊集中。
3.3 套型設計
在建筑起居室設計時，應注意以下幾點：
（1）廳內設計不能有太多的門和洞口，則會因沒有足夠長度的延續(xù)墻面影響家具布置，還會因有人在廳內來回穿行而干擾會客、視聽、休閑等公共性活動。由于廳內活動人數(shù)相對較多，又是家庭的聚焦點，所以還應有良好的日照和視域。
（2）臥室要設計低窗臺凸窗，這樣能夠增大居室空間感，使陽光更加充分，寬敞的窗臺便于放置綠色植物，調節(jié)氣候、擴大視野，使人感到溫馨。
（3）廚衛(wèi)設計應綜合考慮操作順序、設備安裝、管線布置的要求，要有足夠的面積和尺度以保證設備、家具合理配置的需要，此外還應有良好的自然通風和直接采光。衛(wèi)生間應盡量做到浴、廁與洗漱、洗衣分離，以減少使用干擾。陽臺是人們接觸室外空氣陽光的主要活動場所，設計時應加大陽臺進深，有利于進行健身活動。廚房與餐廳要緊鄰，端上菜肴和拆除餐具就會方便。
3.4 外墻造型設計
外部造型的基本形態(tài)雖然取決于建筑平面的布局，但立面處理也很重要。現(xiàn)在家庭都是封閉陽臺，到處看到的都是一串串玻璃匣子，生硬呆板，沒有一點生氣。其實，住宅立面可裝飾的還是挺多的，如風格設計，顏色搭配和藝術裝飾等等。
外墻面色彩的合理搭配與周圍環(huán)境的協(xié)調才能營造出典雅優(yōu)美的感觀效果。本建筑外立面設計借鑒經(jīng)典的新古典主義風格，避免了都市的擁擠，壓力和冷酷的建筑環(huán)境，超越了“歐陸風”的生硬與“現(xiàn)代簡約”的粗糙。在傳統(tǒng)美學的規(guī)范之下，高層造型比例嚴謹，設計精細，品位典雅。充分運用現(xiàn)代的材質及造型工藝，使作品既具有傳統(tǒng)建筑之美感，又融匯現(xiàn)代科技之靈性，具有明顯的時代特征。如陽臺、樓梯入口、窗臺等都可作為造型的藝術點綴，利用陽臺的凹凸、窗眉、腰線、屋頂造型等都能產生很好的造型效果。建筑外墻采用質輕高效的屋面保溫材料和黃色外墻磚搭配晶瑩剔透的玻璃材料，給人以清新，雅致、穩(wěn)重的感覺。住宅大部分均為南北朝向，體現(xiàn)安全高效與節(jié)能策略，見圖1。
3.5 道路交通與豎向設計
道路是居住區(qū)的構成框架。主要起到疏散居住區(qū)交通的功能。本項目基地四面臨路，且中間也規(guī)劃貫穿基地的規(guī)劃路，所以交通方便。而車行出入口是設置在東邊規(guī)劃路上，南北地塊各一個。地下車庫出入口西邊設置兩個，結合地塊西邊的道路，作為住宅停車的主要流線。東邊的地下車庫出入口，則是方便商業(yè)車流停車的。超高層住宅的人行出入口各設置在南北兩邊，住宅根據(jù)規(guī)劃要點的要求，退線讓南北邊規(guī)劃路有足夠的距離，人流線先進入各自的入口廣場，然后再進入到各自的入戶大堂。這樣盡量減少對商業(yè)界的影響，做到人流與車流的分流。
另外，道路設計本身也是構成居住區(qū)的一道風景線。在進行居住區(qū)道路設計時，我們有必要對道路的曲直、寬窄、分幅、綠化等
進行綜合考慮以賦予道路美的形式。比如，與直線型道路相比，曲線型道路所呈現(xiàn)的是不對稱的畫面構成。隨著視點的移動景觀逐漸展現(xiàn)出來，因此更具含蓄美，但過多的曲折變化反而會產生矯揉造作的感覺。道路兩邊的植物配景手法可交替使用，或貼近密植形成林蔭道，或遠距種植形成有層次的緩坡。
3.6 綠化景觀設計
長期以來，綠化的規(guī)劃設計應拋棄以往過分注重人工構筑物，過分重視建筑小品的傳統(tǒng)，盡量提高綠化面積，注重發(fā)揮綠色植物凈化大氣、防風、防塵、防噪的作用。本社區(qū)綠化與景觀設計亮點在于點、線、軸的結合。點的設計體現(xiàn)在兩地塊入口區(qū)預留大塊面積做廣場，結合城市綠化廣場設計，在廣場中有樹陣與景觀樹為主，南邊地塊保留地形原有的大榕樹，同時結合景觀水體營造入口空間，讓住宅有個皇者風范的入口。線的設計主要體現(xiàn)在兩棟高層之間，裙房鏤空形成的景觀大線。軸的設計體現(xiàn)在地塊中心的規(guī)劃道路上，此貫穿地塊的道路形成了兩地塊景觀點和景觀線的嚴整對稱，去除過多繁瑣的景觀構筑物設計，采取更人性化、更加細膩生態(tài)的軸對稱設計手法，讓整個社區(qū)在活潑中更顯氣派。同時對于社區(qū)構筑物角隅部分的植物配置也需精心處理。在配置植物時還需充分考慮植物的季節(jié)變化，使住區(qū)環(huán)境一年四季形成不同的植物景觀特點，不一定要做到四季有花可賞，但必須充分體現(xiàn)季節(jié)的特色，為人們創(chuàng)造出安靜、舒適、優(yōu)美的社區(qū)居住環(huán)境。
四、結束語
綜上所述，在超高層住宅建筑設計時，應做到功能分區(qū)合理、室內交通便捷、干擾小，套型方便實用、靈活多樣，空間能充分利用和應變能力更強，造型豐富有特點，居住環(huán)境舒適，更加人性化有歸屬領域感，從而為我們創(chuàng)造出一個真正體現(xiàn)生態(tài)、節(jié)能為目標的實用型住宅。
參考文獻：
關鍵詞：超高層；給排水系統(tǒng)設計；消火栓給水系統(tǒng)；濕式自動噴水滅火系統(tǒng)
Abstract: construction drainage is in line with the principle of putting the people first, for human to create a comfortable living space. Relatively low-level civil building character, high-level and super-tall building to the water supply and drainage and fire fighting system design of safety, reliability, and higher requirements. Based on many years of work experience, and analysis of the tall building water supply and drainage and fire fighting some problems in the design.
Keywords: tall; Water supply and drainage system design; Fire hydrant water supply system; Wet automatic sprinkler system
中圖分類號：S276.3文獻標識碼：A文章編號：
前言
超高層建筑的給排水和消防設計并非是簡單的文字就能描述的。隨著我國經(jīng)濟的不斷繁榮，超高層建筑不斷涌現(xiàn)，各種技術也在不斷的應用到這些建筑中來，因此從設計角度講，沒有一成不變的模式，都是在實踐中不斷地摸索，吸收新技術、新方法來完善設計，并更加合理，以人為本，服務社會。以下根據(jù)筆者的工作實踐對一棟43層超高層給排水及消防給水系統(tǒng)的設計，分享設計心得。
一、給水系統(tǒng)設計
水源為某市政道路一條DN600mm市政給水管，市政水壓為0．25 MPa。生活給水系統(tǒng)豎向分區(qū)的供水方式如下：根據(jù)規(guī)范要求進入每戶的用水點的靜水壓力不能超過0．35 MPa，加上該棟樓為超過100 m的超高層住宅，考慮到高區(qū)部分用水點的平衡性及安全性，故將整棟樓分為兩個大的區(qū)域進行供水，21層及21層以下采用生活變頻泵供水，22層及其上面部分采用屋頂生活水箱供水的方式。有些設計人員在給超高層住宅進行給水分區(qū)時，往往喜歡考慮將100 m以下的住宅全部采用變頻泵供水，這往往增加了高區(qū)部分供水的不穩(wěn)定性，同時由于超高層住宅都會考慮設置屋頂生活水箱，何不利用屋頂生活水箱的供水安全性及穩(wěn)定性，將整棟樓進行合理分區(qū)，以確保整棟大樓供水的安全性及合理性。同時，在每個分區(qū)內由于要滿足該區(qū)最高樓層部分用水點的供水壓力，往往導致該區(qū)部分樓層用戶的供水壓力超標，這時往往需要在超壓的樓層考慮設置減壓閥以減去多余的壓力，這時需注意減壓閥前后的壓力差是否太大，如果太大，就需要增設兩組減壓閥以平穩(wěn)的減去多余的壓力，既避免了對減壓閥的損壞，同時也減少了噪聲的污染。
二、消火栓給水系統(tǒng)
該棟樓的火災危險類別為一類超高層普通住宅，建筑高度超過100m的超高層建筑，消火栓給水系統(tǒng)按水壓分為上、中、下三個區(qū)，室外消火栓用水量15 L／s，室內消火栓用水量20 L／s，火災延續(xù)時間按2 h考慮，地下消防水池儲存2 h室內消火栓用水量和1h噴淋用水量。 各區(qū)消火栓系統(tǒng)最不利點的靜壓不超過1000 kPa，動壓不超過500kPa，室外按高、中、低分別設有消防水泵接合器，每個消火栓系統(tǒng)均自成環(huán)狀管網(wǎng)。分別與消防泵房的消防加壓管進行連接。
三、濕式自動噴水滅火系統(tǒng)
1該棟樓的噴淋系統(tǒng)按中危險一級設計，用水量為21 L／s，系統(tǒng)作用面積260 m2。每個噴頭保護面積12．5 m2，噴頭公稱動作溫度為68℃。
2 本工程屬于超高層住宅，自動噴淋設置于各前室及走道內。
3 系統(tǒng)分為高，中，低三個區(qū)。低區(qū)：1層一12層，中區(qū)：13層～27層，高區(qū)：28層～43層，分別由地下室噴淋加壓水泵加壓供水。室外按高、中、低分別設有噴淋水泵接合器，整個噴淋系統(tǒng)組成環(huán)狀管網(wǎng)。分別與消防泵房的噴淋加壓管進行連接。
四、排水
1 由于本大樓屬于住宅樓，生活污水量很小，排水不分流，糞便污水與生活污水經(jīng)化糞池處理后排入市政排水管網(wǎng)。2)本工程設置獨立的雨水系統(tǒng)，排入市政雨水管網(wǎng)。
五、給排水設計建議
1 室外消火栓設置問題根據(jù)《高規(guī)》7．3．6“室外消火栓的數(shù)量應按本規(guī)范第7．2．2條規(guī)定的室外消火栓用水量經(jīng)計算確定，每個消火栓的用水量均為10～15 L／s”，以及其條文說明，本工程的室外消火栓個數(shù)應為8個，但由于該小區(qū)周圍全部是市政道路，同時該部分市政道路由甲方代建，應可以與當?shù)刈詠硭緟f(xié)調，如果建筑物40 m內有足夠的消火栓，可以不用設室外消火栓，既符合《高規(guī)》要求，也不會造成浪費，以免造成重復投資。
2 水泵房內吸水管，當消防水池合用時，超過500m3必須分成兩格，這就給水泵吸水帶來一定的困難。根據(jù)《高規(guī)》7.5.4“一組消防水泵，吸水管不應少于兩條，當其中一條損壞或檢修時，其余吸水管應仍能通過全部水量”，設計中采用水池連通管吸水，每個消防水池設一條吸水管，則符合規(guī)范要求。
3 地下車庫消火栓、噴淋的設計。地下車庫體積較大，消火栓一般掛在柱子上或邊墻上，而汽車位一般較密，如果不考慮汽車位的位置而設消火栓，就會出現(xiàn)消火栓在汽車位的后面，導致出現(xiàn)看不見或即使看得見也取不到消防水帶和水槍滅火的現(xiàn)象。因此地下車庫設消火栓時，應考慮汽車位的位置。同時，因為地下車庫不安裝吊頂，設計噴頭時不應只按3.6m間距布置噴頭，而應考慮梁的位置，結合結構專業(yè)使噴頭布置符合規(guī)范要求。
4 屋頂生活水箱的設置高度有時不能滿足最上面兩層最不利點的出水水頭的壓力，需在屋面增設加壓泵以滿足最上面兩層最不利點的出水水頭的壓力，由于垂直高差較大，管路開停頻繁，容易產生水錘現(xiàn)象，管道將發(fā)生劇烈振動和較大的聲響。該工程不僅在水泵出口設置了水錘消除器，還在屋頂水箱進水管上設置了兩個水錘消除器。
5 排水管通氣管設置。本工程每根排水管均獨立設置專用通氣立管，通氣立管管徑與污水立管管徑相同，每層設置結合通氣管。
6 雨水系統(tǒng)設置。本工程雨水排除采用雨水斗進行有組織地收集，并考慮到高層建筑的立面雨水按1／2立面面積折算為集雨面積計算雨水量進行雨水排除。本工程地下室的頂板是首層室外地面，且面積較大，該處的雨水排除經(jīng)與建筑、結構專業(yè)進行協(xié)調，主要考慮到車庫的凈空較低，幾個方案綜合比較，最后采用地下室頂板結構找坡的形式進行雨水排除，排入市政雨水井。這樣不在地下室吊裝雨水管，既保證了車庫的凈空，又不會因為雨水斗的滲漏而影響車庫的使用。
7 集水井、潛污泵的設置。地下停車庫低于室外地面，其污水不能自流排人市政排水管網(wǎng)，在地下室設置集水井，通過潛污泵提升至室外。潛污泵流量的選用考慮到：①地下停車庫洗地排水量Q1；②車道出入口處的雨水量Q2；③火災消防用水的排水量Q3。對于與車道出人口集水溝相連的集水井，其排水量取Q2與Q3中的大者，泵房集水井考慮消防試泵時的排水量，其潛污泵的流量應滿足消防試泵的要求，其余集水井取Q3，而Q1不與Q2及 Q3同時發(fā)生，且其值較小，可略去不計。每個集水井均設置兩臺潛污泵，電氣均考慮兩臺同時工作，平時一臺工作。如果最高水位持續(xù)5 min，則兩臺泵同時工作，以便及時排除地下室積水。
8 管材。給水管材：由于鍍鋅鋼管腐蝕較嚴重，現(xiàn)采用鋼塑復合管，既保證水質又能延長給水管壽命。供水主管承受很大壓力，采用無縫鋼管，法蘭連接。排水管材：普通高層建筑一般采用UPVC管或卡箍式排水鑄鐵管，超高層建筑因較高故排水鑄鐵管接口不實，容易造成底層水壓過大而漏水等現(xiàn)象。本工程污水、雨水管材均采用給水鑄鐵管。
六、結束語
[關鍵詞] 超高層；住宅；性能化設計；關鍵構件；時程分析；靜力彈塑性分析
1 工程概況：
本工程為合肥市政務文化新區(qū)某項目中的9#樓，為超高層住宅樓，東西長70.8米，南北寬19.6米，地上41F，地下-2F，總建筑面積5.36萬 m2，標準層高3.6米，總高147.6m，高寬比7.53。建筑立面和剖面見圖1，2所示。
本工程設計使用年限為50年，結構安全等級為二級；基本風壓為0.35KN/m2，本工程對風荷載較敏感，承載力設計時按基本風壓的1.1倍采用，風載體系系數(shù)取1.4。建筑場地類別為II類，抗震設防烈度為7度，特征周期Tg=0.35s，阻尼比取0.05；地下室頂板作為上部結構的嵌固端。
圖1 建筑立面 圖2 建筑剖面
2 結構體系與布置
本工程為純剪力墻結構，其抗側力及豎向承重體系主要為剪力墻、連梁以及框架梁形成整體結構體系，主要墻肢的厚度隨樓層變化依次為350（-2F～10F）、300（11F～18F） 、250（19F～25F） 、200（26F～41F）；砼強度等級依次從下向上由C60變化到C30。樓面采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板，砼強度等級均為C30，樓層及屋面板厚一般取120mm，其中對跨度較大（6.5x9.0米）的客廳板厚取160mm，對于左右單元連接薄弱部位板厚取140mm；地下室頂板180mm.；為增加結構的整體抗扭剛度樓面梁位于建筑四周的邊梁高取900mm，內部梁高根據(jù)跨度和荷載情況取200mm～600mm，梁寬同墻厚；剪力墻抗震等級為一級。
3 超限情況與抗震性能目標
根據(jù)高規(guī)、抗規(guī)和《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》的有關規(guī)定本工程高度超過120米，為高度超限；一般不規(guī)則超限僅有一項，主要是門廳部位樓板有效寬度小于50%。針對超限情況對本工程進行了抗震性能化設計，對重要部位的構件有針對性的設置適當?shù)目拐鹦阅苣繕耍槍Σ煌课坏臉嫾O定其在小震、中震、大震下性能目標如下。
1）小震：要求結構整體完好、無損壞，所有構件為彈性；最大層間位移角限值小于1/1000。
2）中震：對于底部加強區(qū)墻肢（關鍵構件）要求滿足受彎不屈服，受剪彈性；底層門廳位置的跨層墻要求中震彈性；普通豎向構件要求不屈服；連梁、框架梁要求屈服不超過50%；中震下結構最大層間位移角限值小于1/350。
3）大震：對于底部加強區(qū)墻肢（關鍵構件）要求滿足受剪不屈服，受彎屈服不超過10%；底層跨層墻要求不屈服；普通豎向構件要求受彎屈服不超過50%，受剪截面滿足截面限值條件；結構彈塑性最大層間位移角限值小于1/135。
4 結構彈性分析
1）結構彈性分析分別采用SATWE和PMSAP軟件進行。彈性分析采用考慮扭轉耦聯(lián)振動影響的振型分解反應譜法并考慮偶然偏心的影響。分析結果表明兩中軟件計算的自振周期、結構總質量和基底總剪力結果相差均小于3%，說明兩種模型分析結果基本一致且第一扭轉周期與第一平動周期之比小于0.85，有效質量參與系數(shù)大于95%；樓層層間最大位移與層高之比u/h為1/1547，均滿足高規(guī)要求。
2）在結構平面布置時為了加強結構的抗扭剛度，減少扭轉的影響，剪力墻盡量沿周邊布置，加大邊梁高度，弱化中間剪力墻并減小梁截面。計算結果顯示，在考慮偶然偏心的地震作用下，樓層豎向構件的最大水平位移與平均值的比值的最大值X 向為1.15（第44層），Y 向為1.18（第1層），均小于1.2，滿足規(guī)范要求。
3）超高層建筑控制剛重比對結構整體p-效應和整體穩(wěn)定性起著十分重要的作用，本工程X向和Y向剛重比分別為6.98和4.85，均大于2.7，可以不考慮重力二階效應。
4）本工程彈性時程分析選擇了5條天然波和2條人工波，所選七條時程波計算所得底部剪力均大于振型分解法所得底部剪力的65%，平均值大于振型分解法所得底部剪力的80%，且規(guī)范譜與地震波譜在主要振型周期點上的對比，其平均值均小于20%， 說明該組地震波其地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線“在統(tǒng)計意義上相符”。計算結果顯示彈性時程分析得到的基底剪力略小于振型分解反應譜法的結果，但結構的中上部時程分析的平均值大于反應譜計算結果，在35層以上應放大1.12倍。
5 中震構件承載力驗算
對關鍵構件、普通豎向構件和耗能構件均進行了中震彈性和中震不屈服驗算，通過調整構件的配筋進行承載力復核，使所有構件均滿足設定的性能目標。嵌固層至5層在建筑沿縱向外邊緣墻肢在中震下出現(xiàn)了拉應力，但拉應力均小于砼抗拉強度標準值，本工程對于出現(xiàn)拉應力的墻肢采取附加豎向鋼筋以抵消受拉墻肢的拉力，同時受拉墻肢的抗震等級按特一級進行設計。
6 大震靜力彈塑性分析
本工程采用靜力彈塑性（Pushover）分析，用以評估結構在罕遇地震作用下的抗震性能，靜力側向荷載采用“CQC地震力”模式并同時補充“倒三角形”層剪力的加載模式對比復核。計算結果表明，在Pushover推覆過程中，當推覆荷載相當于7度設防的多遇地震荷載作用下時結構無屈服情況出現(xiàn)，這也驗證了小震不壞的抗震設防要求。當推覆荷載接近7度設防烈度地震作用下，結構也基本處于彈性狀態(tài)，豎向受力構件均未屈服，僅部分樓層的連梁和框架梁開始屈服參與結構整體塑性耗能，但屈服程度不深。推覆荷載過中震后外側剪力墻開始出現(xiàn)受拉損傷，當荷載達到7度罕遇地震作用力時加強區(qū)少數(shù)剪力墻開始進入受拉屈服狀態(tài)，但整個過程墻肢未出現(xiàn)受壓損傷；非加強區(qū)剪力墻僅頂部個別墻肢進入屈服狀態(tài)。在結構塑性屈服過程中剪力墻的屈服時間明顯
較連梁晚，數(shù)量也明顯少于連梁，約占10%左右，符合“強墻肢弱連梁”的概念設計原則；性能點處的基底剪力約為小震彈性分析下的4.48倍（x向）和4.07倍（y向），性能點對應的最大層間位移角為1/279（x向）和1/264（y向），且大震性能點處結構的能力曲線仍有上升趨勢，說明結構仍有相當?shù)陌踩珒洌瑵M足大震設定的性能目標。
【關鍵詞】超高層建筑；結構設計
一、工程概況
二、基礎設計
根據(jù)巖土工程勘察報告及場地地震安全性評價報告知該場地為中軟土，為了避免塔樓與塔樓外地下室產生的沉降差異，經(jīng)過方案比較后對塔樓基礎采用鉆（沖）孔灌注樁，持力層為微風化巖層，微風化巖單軸抗壓強度14MPa。其中樁芯砼強度等級C35，樁徑1200mm，單樁豎向承載力特征值約10000kN，樁長24～40米，底板承臺厚3000mm。基礎埋深11米，滿足高規(guī)條文不少于房屋高度1/18的要求。兩層地下室采用柱下單獨基礎，以強風化層（局部硬塑粘土層）為持力層，地下室底板（相對標高-9.0m）厚度700mm，地下室頂板厚度180mm。塔樓外地下室底板承受水浮力較大，采用抗拔錨桿抵抗地下水浮力，錨桿抗拔力特征值360kN，設計水位取室外道路路面。
三、結構設計
該工程主體結構抗側體系為鋼筋混凝土剪力墻結構，梁板混凝土等級C45～C25，剪力墻混凝土等級為C55～C35。剪力墻抗震等級為一級（短肢剪力墻抗震等級為特一級）；無上部結構地下室部分框架結構的抗震等級為三級。
四、構造加強措施
（一）本工程5號樓單體高度為抗震設防7度地區(qū)超B級高度，因此在抗震構造方面有針對性地采取了如下措施：
1）為加強底部剪力墻的截面強度，本工程除了嚴格控制落地剪力墻的軸壓比不超過0.50外，還采取比規(guī)范更為嚴格的構造措施：適當提高剪力墻底部加強部位水平及豎向分布筋配筋率至0.6%；約束邊緣構件配筋率提高至2.0%，向上逐步過渡至1.5%。
2）標準層以上樓梯、電梯筒周邊連接薄弱處樓板加厚至120、150mm，加強樓梯、電梯筒周邊板的配筋，板筋雙層雙向貫通布置，并加強邊梁的配筋及構造。
3）剪力墻底部加強部位，每兩層設置一道配筋加強帶（暗梁），以提高剪力墻底部加強部位的延性。
（二）罕遇地震、中震時的彈性地震作用下落地剪力墻承載力復核：
2）適當提高結構抗震性能要求，采用中震的地震影響系數(shù)對結構作中震作用下的彈性內力分析，采用材料強度設計值，對底部加強部位剪力墻強度驗算，以確保重要構件在中震時處于彈性工作狀態(tài)。經(jīng)驗算， 5號樓X、Y方向落地剪力墻在中震地震作用下的彈性剪應力水平分別為0.584MPa（0.028 fc）和0.551MPa（0.026fc），均滿足不大于0.176fc的要求。
五、結束語
本工程5號樓為超B級高度建筑，設計人通過較為詳細的計算分析，使得各項控制性指標都能夠滿足相關規(guī)范的要求。針對超限情況，設計中對部分重要結構計算分析結果進行了復核和對整體結構構造措施方面進行加強處理，保證整體結構實現(xiàn)“小震不壞，中震可修，大震不倒”三階段設防水準，結構整體安全可靠，關鍵構件具有足夠的延性，從而確保了結構的抗震安全性。本文相關結果可供類似結構設計參考。
參考文獻
關鍵詞：現(xiàn)代城市；超高層；住宅建筑；結構設計
Abstract: with the rapid development of construction industry in our country, city high-rise buildings like emerge the ground is built. And tall building structure design, must be in high-rise building structure based on the theory of the design. Combining with the project examples, this paper briefly describes the structure design of super-high several problems that should be noticed, and some optimization countermeasures, available for reference.
Key words: the modern city; Tall; Residential construction; Structure design
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：
前言
隨著城市化進程的加快，以及國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國城鎮(zhèn)人口不斷增加，規(guī)模也不斷增大，使得現(xiàn)代城市住房建設用地較為緊張，所以建設高層或超高層住宅建筑成為城市發(fā)展的必然趨勢。這也給超高層建筑是設計也帶來了更多的挑戰(zhàn)和嶄新的課題。如何設計出舒適、安全、經(jīng)濟、美觀，同時又要符合使用者精神生活要求的建筑，成為建筑設計者必須直面問題。
一、工程簡述
按照規(guī)范[1,2]結構體系的適用范圍,采用剪力墻結構體系。剪力墻厚度:地下室、底層架空層370mm或400mm,標準層均為240mm。100m左右超高層豎向構件混凝土等級為C40～C30；140m左右超高層豎向構件混凝土等級C55～C30.梁板混凝土等級為C35～C30。
該工程設計基準期為50年,結構設計適用年限為50年。抗震設防烈度為6度,設計基本地震加速度為0.05g,地震分組為一組,設計特征周期為0.45s,抗震設防類別為丙類,結構安全等級為二級。場地類別為Ⅲ類。采用樁筏基礎,主樓區(qū)域采用直徑700、800、900、1000mm鉆孔灌注樁,一層地下車庫采用管樁滿足抗拔要求。
二、結構概念設計
高層建筑中,宜使結構平面內形狀簡單、規(guī)則、剛度和承載力均勻,根據(jù)高寬比選取合理的戶型,結構平面布置應減少扭轉的影響；高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻,避免有過大的外挑和內收。結構的側向剛度宜下大上小,逐漸均勻變化,不應采用嚴重不規(guī)則的結構體系。對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應采取有效措施予以加強。4#、5#、7#、8#、16#、17#樓平面見圖1～圖3,其中11#、12#樓和7#、8#相同,本工程不規(guī)則超限內容見表1,因此應嚴格控制其它不規(guī)則指標,以避免成為復雜超限高層結構。
高層建筑結構抗震設計計算是在一定假想條件下進行的,盡管分析手段不斷提高,分析原則不斷完善,但由于地震作用的復雜和不確定性,地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性,可能導致理論分析計算和實際情況相差數(shù)倍之多,尤其是當結構進入彈塑性階段之后,會出現(xiàn)構件局部開裂甚至破壞,這時結構已很難用常規(guī)的計算原理去進行分析。實踐表明,設計中把握好高層建筑的概念設計是很重要的。
圖 14#、5#樓奇數(shù)層平面圖
圖 27#、8#樓奇數(shù)層平面圖
三、結構計算設計及設計要點
與低層或多層建筑不同,結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結構的側向變形迅速增大,與建筑高度H的4次方成正比(=qH1/8EI)。另外,高層建筑隨著高度增加、輕質高強材料的應用、新建筑形式和結構體系的出現(xiàn)、側向位移的迅速增大,在設計中不僅要求結構具有足夠強度,還要具有足夠的抗推剛度,使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內。
圖 316#、17#樓奇數(shù)層平面圖
高層和超高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意味著不增加基礎造價和處理措施,可以多建層數(shù),這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟效益。地震效應與建筑的重量成正比,減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了,不僅作用于結構上的地震剪力大,還由于重心高地震作用傾覆力矩大,對豎向構件產生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。
在滿足地下室車庫層和底層架空或者底層商鋪的前提下,遵循對稱、均勻、周邊、拐角的原則,在結構周邊、拐角和核心筒等部位對落地剪力墻進行較合理布置,主體結構抗震等級為三級(低于140m)和二級(高于140m)。對結構薄弱部位如樓電梯周圍,內庭院周圍均設置了120mm厚樓板,采用雙層雙向拉通鋼筋予以加強;對少量肢長受到限制的短肢剪力墻(墻肢長度∶墻厚
本工程項目中僅16#和17#樓高度超限,應報省超限高層建筑工程抗震設防專項審查。風荷載取值,考慮到以后城市建設的不斷發(fā)展,位移計算時取0.45kN/m2,強度計算時取0.5 kN/m2。
四、優(yōu)化設計對策
4.1剪力墻的延性設計:弱化剪力墻和連梁剛度,控制墻肢長度:墻厚=10∶1左右,把長剪力墻開洞(結構洞或門窗洞)成聯(lián)肢墻,洞頂設置跨高比≥5的弱連梁,結構洞及窗臺用砌塊填砌。弱化后的剪力墻和連梁具有較輕的自重、更大的延性和抗震耗能能力,鋼筋用量也較小。根據(jù)多年設計經(jīng)驗,建筑物高度80m以下時剪力墻面積占標準層面積的3.5%～7%時較合理,讓最大層間位移角接近規(guī)范限制,太大或者太小時,或者是剪力墻布置不合理,或者工程造價太高。隨著建筑物高度增加,該比值相應增大。剪力墻布置合理時,各剪力墻軸壓比相差不大,且都小于規(guī)范要求,剪力墻一般是構造配筋,一般采用12或14直徑鋼筋即可滿足要求,可明顯減少剪力墻用鋼量。
4.2為進一步減少工程造價,采取減輕填充墻荷載,用新三級鋼筋,板采用分離式配筋,選用直徑較小的通長筋及減少次要構件鋼筋用量等優(yōu)化設計措施。
表1結構計算結果
五、結構計算結果分析
通過相同戶型不同高度計算分析,在滿足相應規(guī)范的前提下,得出了豎向構件面積占標準層面積的比值,見表1,其中7#、8#樓該比值偏大,剪力墻一般需要300mm和350mm才可以滿足規(guī)范的基本計算要求。
經(jīng)過比較,7#、8#樓戶型最不經(jīng)濟合理,4#、5#樓戶型次之,16#、17#戶型最經(jīng)濟合理,分析原因,主要是7#、8#樓戶型高寬比太大,遠遠超過了規(guī)范的數(shù)值,經(jīng)過與業(yè)主協(xié)商,7#、8#樓決定另選戶型。
由于戶型的需要,塔樓的高寬比一般都較大,通過對本項目中4#、5#樓不同高寬比的計算分析,在豎向構件面積占標準層面積合適的比值范圍內,高寬比在8左右時,豎向構件在200mm或者240mm寬度就基本可以滿足計算要求。
經(jīng)與業(yè)主協(xié)商調整后確定戶型和塔樓高度,周圍梁高為240mm×470mm,內部梁高200(240)mm×400mm, 4#、5#樓未注明板厚均為120mm,7#、8#、9#樓未注明板厚為100mm。應業(yè)主要求,主臥內衛(wèi)生間120mm厚墻下做暗梁處理,標準層剪力墻均為240mm厚。經(jīng)優(yōu)化各塔樓用鋼量在60～65kg/m2和混凝土量,具體見表2。
表2 各塔樓的用鋼量與混凝土量
六、結語
通過對上述工程實例的分析,得出以下結論:
(1)建筑戶型的選擇非常重要,戶型盡量簡單規(guī)則,戶型的選擇直接關系到結構體系的復雜程度,和工程造價存在著直接的關系。
(2)概念設計對于高層和超高層結構方案的合理、經(jīng)濟即有效選取非常重要,不能僅僅考慮結構設計的合理性,而且還能考慮到建筑的適用功能、進而滿足建筑的安全性、適用性和耐久性的要求。
(3)超高層住宅一般采用框架剪力墻結構體系和純剪力墻結構體系,剪力墻應遵循對稱、均勻、周邊、拐角等原則進行合理布置。剪力墻和連梁應進行優(yōu)化設計,剪力墻盡量不要采用短肢剪力墻,剪力墻的墻肢長度與墻厚之比大于8,當墻肢長度過大時,應中間開洞,設置為弱連梁(跨高比不小于5的連梁)。延性剪力墻結構體系具有更輕的自重、更好的延性和更強的抗震耗能能力;剪力墻布置要合理,高度80m左右的高層,豎向構件面積占標準層面積的最佳比例為5.0%左右,高度100m左右超高層住宅的最佳比例為6%～8%,隨著高度不斷增加的最佳延性設計較短肢墻有更好的經(jīng)濟效益。
(4)結構設計中,對不規(guī)則部位,特別是結構的薄弱部位,應通過計算、分析進行準確判定,并加以可靠的加強措施。
參考文獻：
[1]JGJ3-2010,高層建筑結構混凝土技術規(guī)程[S]
關鍵詞：超限高層；抗震性能目標；彈性時程分析
Abstract： The design features of a super tall building， from the structure， seismic transfinite judge， seismic performance objectives， the elastic analysis， limit measures are discussed. The key points of the design of high-rise residence are introduced. Through comparing the calculation results， prove that the structure design is safe and feasible， which to offer a reference for similar engineering.
Keywords： Ultra high-rise structure，Seismic performance objectives， Elastic time history analysis
1 工程概況
本住宅項目位于鄭州市西太康路南側、銘功路東側。地面以上54層，高度為162米；地面以下設有三層地下室，作為停車、設備機房和人防車庫用途。平面長X寬（m） 為71.6X21.6，高寬比為7.5，長寬比3.3。2 結構布置
2.1結構體系
本住宅結構高度及高寬比均較大，故選取鋼筋混凝土剪力墻結構作為其結構體系。結構布置時，充分利用墻肢翼墻的翼緣效應，通過加大翼墻厚度提供較大的抗側剛度；由于建筑功能限制，建筑平面X方形可布置建筑剪力墻的數(shù)量較Y方向少，設計上通過增加X方向邊框框架柱及加寬框架梁，加強X向結構剛度以滿足要求。標準層結構布置如圖2所示。
2.2樓蓋體系
全部采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，其中核心筒范圍內板厚為150mm，核心筒范圍外板厚按實際跨度選取，一般房間板厚100～120mm，屋面層板厚不少于150mm。部分樓蓋聯(lián)系薄弱部位，樓板進行局部加厚，并雙層雙向配筋予以加強。
3結構超限類型和程度
根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》、《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》和《超限高層建筑工程抗震設防審查細則》有關規(guī)定，結構超限情況為：a）高度超B級高度；b）平面凹凸不規(guī)則；c）首層架空層核心筒有夾層。應進行超限高層建筑抗震設防專項審查。
4結構抗震性能目標
針對本工程的超限項目，對結構進行了抗震性能設計。
根據(jù)上述計算結果，結合規(guī)范要求及結構抗震概念設計理論，可以看出結構扭轉周期比、層間位移角、扭轉位移比、側向剛度、受剪承載力等均滿足規(guī)范要求，說明構件截面取值合理，結構體系選擇恰當。且SATWE與Midasbuilding的計算結果相近，這說明計算結果合理、有效，計算模型符合結構的實際工作狀況。
5.2彈性時程分析
根據(jù)《抗規(guī)》第5.1.2條表5.1.2-1規(guī)定，對結構進行了多遇地震下的彈性時程分析。時程分析結果滿足平均底部剪力不小于振型分解反應譜法結果的80%，每條地震波底部剪力不小于反應譜法結果的65%的條件，所選地震波滿足規(guī)范要求；在結構部分樓層規(guī)范反應譜計算得出的樓層剪力和樓層彎矩小于彈性時程分析的結果。在結構設計時，應對結構地震力適當放大。
6設防烈度地震和罕遇地震下的抗震性能驗算
采用SATWE軟件進行結構的中震不屈服和中震彈性驗算。計算表明，在設防烈度地震作用下剪力墻配筋有所增大，當剪力墻底部加強區(qū)縱向分布筋配筋率提高到2.0%，底部加強區(qū)剪力墻配筋基本為構造配筋，可以滿足抗彎不屈服要求；其余剪力墻和框架柱均可滿足抗剪彈性、抗彎不屈服要求；連梁、框架梁可以滿足抗剪不屈服要求。結構滿足在設防烈度地震作用下的抗震性能水準3的要求。
采用SATWE軟件進行結構的大震抗剪不屈服驗算。由于SATWE采用的是等效彈性的方法進行大震不屈服驗算，該方法計算的剪力墻底部內力過大。對底部加強區(qū)抗彎不屈服驗算改用ABAQUS軟件通過彈塑性時程計算加以深入分析。計算結果表明，結構滿足在罕遇地震作用下的抗震性能水準3的要求。
7針對超限采取的主要措施
結構高度超出B級高層建筑適用高度，并存在平面凹凸不規(guī)則、局部夾層等不規(guī)則類型，針對上述超限情況及設計中的關鍵技術問題，在設計中采取了如下主要措施：
（1）剪力墻是主要抗側力構件，須采取措施提高核心筒墻體的延性。具體措施有：（a）增加首層高度較大的剪力墻厚度到600mm，加強其平面外穩(wěn)定性；（b）底部加強區(qū)剪力墻抗震等級提高到特一級；（c）底部加強區(qū)剪力墻按大震抗剪不屈服、抗彎不屈服的性能目標進行設計；（d）提高底部加強區(qū)墻身水平及豎向分布筋最小配筋率；（e）提高底部加強區(qū)剪力墻約束邊緣構件豎筋最小配筋率及墻身配箍特征值；并在其端部暗柱內設型鋼。
（2）針對平面應力集中位置，對樓板進行加強，板厚不小于150mm，雙層雙向通長配筋率不小于0.5%。
（3）針對首層架空層夾層，適當提高樓板對豎向構件的約束，板厚不小于150mm，并雙層雙向配筋率通長配筋率不小于0.5%。
通過以上加強措施，經(jīng)過計算復核，本工程結構抗震性能目標達到C級要求。
8結論
綜上所述，在設計中采用概念設計方法，首先對整體結構體系及布置進行仔細考慮并優(yōu)化，使之具有良好的結構性能。抗震設計中采用性能化設計方法，除保證結構在小震下完全處于彈性階段外，還補充了主要構件在中震、大震下作用下的性能要求，再采取多種計算程序進行了彈性、彈塑性的計算。計算結果表明，多項指標均表現(xiàn)良好，基本滿足規(guī)范要求。同時又通過概念設計及各階段的計算程序分析結果，對關鍵和重要構件作了適當加強。
本工程除能夠滿足豎向荷載和風荷載作用下的有關指標外，結構抗震性能目標達到C級水平，因此結構可行并且是安全的。
參考文獻